[發明專利]基于雙機器人的醫用X射線影像系統及控制方法

在審

• 申請號: 202010114413.8
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN113367707A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 李寧;李勁生;陳圣國
• 申請（專利權）人: 南京普愛醫療設備股份有限公司;南京工程學院
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00;A61B34/37
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出基于雙機器人的醫用X射線影像系統及控制方法，所述雙機器人指主從兩個6自由度關節機器人，主機器人夾持X射線球管及束光器，從機器人夾持平板X射線檢測器，主從機器人都由各自獨立的控制器直接控制，在主從機器人之上有中央控制模塊，中央控制模塊將主從機器人的兩個獨立的坐標系整合為統一的坐標系，在這個統一的坐標系中，中央控制模塊規劃主從機器人各自的位姿，向主從機器人各自的控制器發出命令，協調主從機器人的運動。中央控制模塊還對高壓發生器進行控制，高壓發生器驅動X線球管的陰極燈絲。平板X射線檢測器將檢測影像轉化為電信號并傳送到影像工作站。

技術領域

本發明涉及一種X射線影像系統，特別是一種基于雙機器人的醫用X射線影像系統及控制方法。

背景技術

傳統X射線機經過了近百年的臨床應用，為人類的健康和醫學事業的發展進步起到了重要的作用，但是也暴露除了一些缺陷，影像重疊是其中的最主要缺陷，產生這一缺陷根本原因就是X射線成像是將三維實景顯示成二維圖像，深度方向的信息會重疊在一起，引起混淆。

解決這個問題的根本是CT，CT裝置是利用X射線管對一個物體切面外圍的多方位掃描，根據各個掃描方向上的X射線的吸收情況，計算出物體內部該切面中的內容，目前的CT裝置一般是多層掃描，即一次可完成多個切面的掃描，但即使是這樣，也需要在縱向移動相當的距離才能完成一次CT檢測，從原理上可以看出，CT檢測的放射劑量是多于數字X射線攝片檢測的，而且CT裝置不適合移動使用，也不適合在手術中使用；近年來出現的C臂X射線機可以在手術中使用，C臂X射線機的中的X射線球管及束光器和平板X射線檢測器(或影像增強器)可以在空間不同的位置移動，可以在不同的角度和位置攝取X射線影像，從而一定程度上克服了X射線的三維實景二維顯示所帶來的圖像信息重疊的問題。

由于C臂機有一個C形的導軌，X射線球管及束光器和平板X射線檢測器(或影像增強器)沿著C形的導軌運動，C形導軌本身可以平移和轉動，結構部分體積較大占用手術的空間，而且由于機械結構復雜傳動鏈比較長，對X射線球管及束光器和平板X射線檢測器(或影像增強器)的重復定位精度和影像精度產生了不利的影響。

本發明提出的基于雙機器人的X射線影像系統，既能夠實現以不同的位置以不同的角度即時攝取X影像，又具有結構簡單重復定位精度和影像精度高的特點。

發明內容

針對現有技術中存在的上述缺陷或缺陷之一，本發明提出并設計了一種基于雙機器人的醫用X射線影像系統，該系統包括兩個6自由度關節機器人，其中一個機器人夾持X射線球管及束光器，另一機器人夾持平板X射線檢測器，夾持X射線管及束光器的機器人稱為主機器人，夾持平板X射線檢測器的機器人稱為從機器人，主從機器人由各自的控制器直接控制，在主從機器人之上有中央控制模塊，中央控制模塊將主從機器人的兩個獨立的坐標系整合為統一的坐標，在這個統一的坐標系中，中央控制模塊根據X線攝影角度和位置的需求，規劃主從機器人各自的位姿，協調主從機的運動，中央控制模塊對高壓發生器進行控制，高壓發生器驅動X線球管的陰極燈絲，平板X射線檢測器將檢測影像轉化為電信號并傳送到影像工作站。

一種基于雙機器人的醫用X射線影像系統，其特征在于，包括：主機器人及其控制器、從機器人及其控制器、X射線球管及束光器、高壓發生器、平板X射線檢測器、影像處理工作站、中央控制模塊及人機操作界面，其中：

所述主機器人是6自由度關節機器人，由其控制器控制實現多關節運動，主機器人的末端夾持X射線球管及束光器；

所述從機器人是6自由度關節機器人，由其控制器控制實現多關節運動，從機器人的末端夾持平板X射線檢測器；

所述X射線球管及束光器與高壓發生器相連接，高壓發生器驅動X球管的陰極燈絲，并對電壓、電流進行控制；

所述平板X射線檢測器接收由X射線球管發出并穿透患者待檢部位的X射線，將其轉換成數字電信號并對其進行處理后傳送給影像工作站；